(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胸郭部位から３msec以下の時間分解能で測定された心筋活動電位信号と、横隔膜部位から３msec以下の時間分解能で測定された心筋活動電位信号と、身体の加速度信号とから心拍変動を解析する心拍変動解析方法であって、
心拍変動解析装置が行う心筋活動電位信号の解析により、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータが演算され表示される心拍変動解析方法。
【請求項２】
心筋活動電位信号が時間分解能０．１〜３msecのホルター心電計で測定される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
胸郭部位からの心筋活動電位信号を測定するための３msec以下の時間分解能を有する第１の心筋活動電位測定手段と、横隔膜部位からの心筋活動電位信号を測定するための３msec以下の時間分解能を有する第２の心筋活動電位測定手段と、加速度信号を測定するための３軸加速度測定手段とを含んでなる測定部と、該測定部から送信される心筋活動電位信号と加速度信号を受信して心拍変動を解析し表示する解析表示部、を含んでなる心拍変動解析装置であって、
心筋活動電位信号の解析により、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータが求められ表示される心拍変動解析装置。
【請求項４】
心筋活動電位信号が時間分解能０．１〜３msecのホルター心電計で測定される請求項３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高性能の時間分解能で測定された胸郭部位および横隔膜部位からの心筋活動電位信号と、加速度計で測定された加速度信号とから、心拍変動を解析し表示および／または印刷することが可能な心拍変動解析方法および解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホルター心電図は、通常の日常生活にあるがままの状況下で、１拍毎の心電図を長時間連続して記録することにより心機能を評価する検査法であり、現在は、生活習慣病に映る心血管機能の異常を精確かつ忠実に抽出する手法として発展しつつある。
最近、ホルター心電計の時間分解能の向上により、測定される心拍にゆらぎが存在することが見いだされており、この心拍変動を測定することにより、患者のレベルで言えば、例えば、突然死や、心機能低下、心室リモデリング、脳梗塞などの循環器疾患、糖尿病や肥満症、高脂血症、高血圧などの生活習慣病、の重症化予測と重症化予防が期待され、また、健康人レベルでは未病の治癒が期待されている。
また、心拍変動は特に自律神経系によってその変動が強く支配されており、心拍の変動を解析することによって、自律神経機能を充分な精度をもって類推することが可能になると期待されている。
【０００３】
心拍変動を解析する心拍変動測定装置としては、統計手法に基づいて異常間隔の不整脈やアーチファクトの影響を回避できるようにしたものが提案されている（特許文献１）。
このものは、心拍信号検出手段と、心拍間隔計時手段と、心拍間隔データを大きさの順に並べるソート手段と、中間領域を例えば四分位範囲法により設定して第１四分位及び第３四分位間の差に相当する四分位範囲を心拍変動の評価用指標として演算する心拍データ解析手段と、指標を表示もしくはプリントアウトする出力手段とを備えている。
【０００４】
然しながら、その後、ホルター心電計の時間分解能が改良されている（８msec）とはいえ、まだ十分ではなく、Ｒ波の頂点の位置および形状を精確に確認できるものではなく、従って、Ｒ−Ｒ間隔の精確な測定ができなかった。
また、心拍変動には呼吸系のものもあるが、肺（呼吸運動による）の影響を排除する心電計は従来無く、肺の影響を排除しようとすれば、従来は、入院して面倒な検査をする必要があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１７２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、如上の事情に鑑みてなされたもので、２４時間心電計の機能を有すると共に、高精度のＲ−Ｒ間隔心拍計の機能を有し、心拍変動に対する呼吸運動による影響を排除することができる心拍変動解析方法および解析装置を提供することを目的とする。
また、詳細な心拍変動の解析が可能な心拍変動解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の心拍変動解析方法は、胸郭部位から３msec以下の時間分解能で測定された心筋活動電位信号と、横隔膜部位から３msec以下の時間分解能で測定された心筋活動電位信号と、身体の加速度信号とから心拍変動を解析することを特徴とする。ここで、解析データからの病気（未病を含む）の診断を容易にするために、心筋活動電位信号の解析により、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータが演算され表示されるのが好ましい。また、使いやすさとコストの面から、心筋活動電位信号は時間分解能０．１〜３msecのホルター心電計で測定されるのが好ましい。
【０００８】
また、本発明の心拍変動解析装置は、胸郭部位からの心筋活動電位信号を測定するための３msec以下の時間分解能を有する第１の心筋活動電位測定手段と、横隔膜部位からの心筋活動電位信号を測定するための３msec以下の時間分解能を有する第２の心筋活動電位測定手段と、身体の加速度信号を測定するための３軸加速度測定手段とを含んでなる測定部と、該測定部から送信される心筋活動電位信号と加速度信号を受信して心拍変動を解析し表示する解析表示部、を含んでなることを特徴とする。ここで、心筋活動電位信号の解析により、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータが求められ表示される様にするのが好ましい。また、心筋活動電位信号は、時間分解能０．１〜３msecのホルター心電計で測定される様にするのが好ましい。また、必要ならば、ホルター心電計に傾斜計を内蔵させてもよい。
以上、一般的に本発明を記述したが、より一層の理解は、いくつかの特定の実施例を参照することによって得ることが出来る。これらの実施例は本明細書に例示の目的のためにのみ提供されるものであり、他の旨が特定されない限り、限定的なものではない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、以下のような効果が期待できる。すなわち、心拍変動には心臟系のものと呼吸系のものとがあるが、本発明の心拍変動解析装置は、呼吸運動を精確に捉えるために、胸郭と横隔膜（上腹部）の２カ所から加速度信号を測定できるように構成しているので、肺の影響（呼吸運動による影響）を排除することができる。また、加速度計を使用することにより、睡眠時無呼吸を検知して呼吸運動を物理的に測定することが可能になった。
また、３msec以下の高い時間分解能で心筋活動電位を測定しているので、詳細な心拍変動解析が可能である。また、必要なデータをグラフ等のレポートとして出力できるように構成しているので、これまで経験則と所見の組み合わせによってのみ判断されてきた自律神経機能の状態を、客観的に判断するための手がかりとして利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
胸郭部位からの心筋活動電位信号を測定するための時間分解能１msecの第１の心筋活動電位測定手段と加速度信号を測定するための３軸加速度計と送信機からなる第１の心筋活動電位測定計と、横隔膜部位からの心筋活動電位信号を測定するための時間分解能１msecの第２の心筋活動電位測定手段と加速度信号を測定するための３軸加速度計と送信機からなる第２の心筋活動電位測定計、とからなるホルター心電計と、このホルター心電計から送信される心筋活動電位信号と加速度信号を受信して心拍変動を解析し表示する解析表示部、を含む。解析によって求められたデータは、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータに分けられて表示される様になっている。
【実施例１】
【００１１】
先ず、実施例１について図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明の心拍変動装置のブロック図であり、図２は本発明のホルター心電計の説明図、図３は図１の受信機とインターフェースを内蔵する筐体を示す説明図である。
実施例1の心拍変動解析装置は、図１に示すように、測定部１と解析表示部２からなる。
測定部１は胸郭部位に取り付けられる第１の心筋活動電位測定手段１１と横隔膜部位に取り付けられる第２の心筋活動電位測定手段１２、３軸加速度測定手段１３、１４、心筋活動電位測定手段１１で測定された心筋活動電位信号と加速度測定手段１３で測定された加速度信号、心筋活動電位測定手段１２で測定された心筋活動電位信号と加速度測定手段１４で測定された加速度信号をそれぞれ解析表示部２に送信する送信機１５、１６からなる。
また、解析表示部２は、送信機１５、１６から送信された心筋活動電位信号と加速度信号を受信する受信機２１と、受信機２１で受信された信号をコンピュータに接続するインターフェース２２と、このインターフェース２２を介して入力された心筋活動電位信号と加速度信号から心拍変動を解析し表示および／または印刷することが可能なコンピュータ２３からなる。
【００１２】
第１、第２の心筋活動電位測定手段１１、１２は３msec以下の時間分解能を有しており、測定された心筋活動電位信号は、Ｒ波認識アルゴリズムを用いてＲ波の頂点が自動認識され、Ｒ−Ｒ間隔時系列がサンプリング間隔３msec以下の時間分解能でＡ／Ｄ変換される。解析表示部２へはこのＡ／Ｄ変換された時系列データ(生データ)が送信される。
心筋活動電位信号を測定するために採用されるホルター心電計Ｈ１、Ｈ２は、図２に示すように、筐体１１１（１２１）と、これに内蔵された心電回路１１２（１２２）、電極１１３（１２３）、３軸加速度計（３軸加速度測定手段）１３（１４）、および送信機１５（１６）からなる。ホルター心電計Ｈ１、Ｈ２で測定された心筋活動電位信号と加速度信号は、送信機１５（１６）によって解析表示部２に送信されるようになっている。図中、１１４（１２４）は動作確認用インジケータ、１１３（１２３）は電極であり、この電極１１３（１２３）と心電回路１１２（１２２）で心筋活動電位測定手段１１（１２）を構成している。
【００１３】
ホルター心電計Ｈ１、Ｈ２としては時間分解能０．１〜３msecのものが使用されており、これを小型化することにより、電極シール（図示していない）などを用いて皮膚に貼着できるようになっている。また、電極シールとして防水のものを用いると、入浴が可能になるので、心筋活動電位の２４時間測定が可能になる。尚、心電計は、時間分解能が０．１〜３msecのものであればどの様なものでも採用可能であるが、皮膚に添付可能なサイズと形状のものが好ましい。時間分解能０．１msec以下では装置が大きくなりすぎるので実用的ではなく、時間分解能３msec以上では心拍の間隔（Ｒ−Ｒ間隔として測定）を測定するためのＲ波の頂点の位置が不明確なので心拍変動を精確に測定することができない。３軸加速度計１３、１４としては、圧電式加速度センサーが採用される。加速度計は必ずしも心電計１１、１２に内蔵させなくともよい。送信機１５としては、セラミックモジュールの２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システムを採用しており、通信方式はＴＤＭＡを採用している。
【００１４】
解析表示部２は、測定部１から送信された心筋活動電位信号と加速度信号を受信する受信機２１と、受信機２１で受信した心筋活動電位信号と加速度信号をコンピュータ２３に接続するインターフェース２と、コンピュータ２３からなる。
受信機２１は、図３に示すように、インターフェース２２と一緒に筐体２１１に収容されており、スイッチ２１２をオンにすると駆動するようになっている。受信した信号はインターフェース２２の記憶媒体に記憶され、随時コンピュータ２３に接続できるようになっている。尚、２１３は動作確認用インジケータである。
受信機２１としては、セラミックモジュールの２．４ＧＨｚ帯高度化小電力データ通信システムを採用しており、通信方式はＴＤＭＡを採用している。コンピュータ２３には、胸郭部位および横隔膜部位からの心筋活動電位信号と加速度信号とから心拍変動を解析するためのプログラムが入力されており、解析された心拍変動は、瞬時心拍数時系列データと心拍数変動リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データ、の６種類のデータとして表示し印刷することが可能になっている。
【００１５】
図4−１、図４−２、図４−３は、心拍変動の解析プログラムを示すフローチャートである。
コンピュータ２３にＲ−Ｒ間隔生データ(２４時間)が入力されると（Ｓ１）、先ず不整脈などの異常値が除去された後線形補間が行われ（Ｓ２）、Ｒ−Ｒ間隔フィルター後データ(２４時間)が出力される（Ｓ３）。このフィルター後データは、５分間毎の平均心拍数計算により（Ｓ４）心拍数の推移時系列（Ａ）として出力される（Ｓ５）一方、線形補間を用いて０．５秒の等間隔に再サンプリングされて（Ｓ６）、再サンプリング後のＲ−Ｒ間隔時系列データ（２４時間）として出力される（Ｓ７）。この再サンプリング後データは５分間毎に分割された（Ｓ８）後、周波数解析されて（Ｓ９）、５分間毎のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）として出力され（Ｓ１０）、更に０．１５〜０．４Ｈｚのパワー：ＨＦと０．０４〜０．１５Ｈｚのパワー：ＬＦに分割され（Ｓ１１）、ＨＦは√ＨＦの推移時系列（Ｂ）として出力され（Ｓ１２）、ＬＦはＨＦで割られて（Ｓ１３）ＬＦ／ＨＦの推移時系列（Ｃ）として出力される（Ｓ１４）。また、Ｓ７で出力された再サンプリング後データは、5分間ずつずらして１００００秒（２．７時間）のデータに分割された（Ｓ１５）後、周波数解析されて（Ｓ１６）、１００００秒間のパワースペクトル密度（ＰＳＤ）として出力され（Ｓ１７）、このパワースペクトル密度はさらに傾き計算され（Ｓ１８）、ＰＳＤの傾きの推移時系列（Ｄ）として出力される（Ｓ１９）。
【００１６】
次に、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（Ｓ２０）は全評価領域、覚醒時間帯、睡眠時間帯別の平均値が算出され（Ｓ２１）、表形式で表示される（Ｓ２２）一方、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（Ｓ２０）は周期５時間（5.55e-5 Hz）のローパスフィルタにかけられ（Ｓ２３）、時系列の波形とローパスフィルタ後の波形が重ねて表示される（Ｓ２４）。更にデータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（Ｓ２０）からは、各周波数成分の基底リズムが検出され、リズム周期解析されて（Ｓ２５）、その結果が４〜５種類の周期に分類され（Ｓ２６）、各々の周期成分毎のエネルギー量が算出され（Ｓ２７）、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ別に各成分のパーセントが計算されて、円グラフ表示される（Ｓ２８）。更にまた、データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（Ｓ２０）は、カオス解析（ターケンスの埋め込み、アトラクタ構成、リアプノフ指数計算）され（Ｓ２９）、リアプノフ指数がＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ別にカオティックスコアとして表示される（Ｓ３０）。
【００１７】
尚、Ｓ２４で波形表示されたデータＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、瞬時心拍数時系列データと心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データであり、図５〜７にそれぞれの表示例を示す。また、Ｓ２８で円グラフ表示されたデータＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ心拍数変動リズム比率データと心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データ、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データであり、図８〜１０にそれぞれの表示例を示す。
これらのデータのうち、瞬時心拍数時系列データからは不整脈及び心悸亢進症状の有無の推測が行われ、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データからは副交感神経活動の時系列推移の推測が、心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データからは交感神経活動の時系列推移の推測が行われる。また、心拍数変動リズム比率データからは心肺機能の活動安定性の推測が行われ、また、心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データからは副交感神経活動の安定性の推測が、揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データからは交感神経活動の安定性の推測が行われる。
【００１８】
一方、加速度信号については、加速度信号（３軸加速度計データ）がコンピュータ２３に入力されると（Ｓ３１）、２つの加速度計データが時系列に同期され（Ｓ３２）、呼吸運動解析が行われて（Ｓ３３）心拍変動への呼吸運動の関与が推測される（Ｓ３４）一方、就寝時間解析が行われて（Ｓ３５）、睡眠時無呼吸発作の推測が行われる（Ｓ３６）。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の心拍変動装置のブロック図である。
【図２】本発明のホルター心電計の説明図である。
【図３】図１の受信機とインターフェースを内蔵する筐体を示す説明図である。
【図４−１】心拍変動の解析プログラムを示すフローチャートである。
【図４−２】心拍変動の解析プログラムを示すフローチャートである。
【図４−３】心拍変動の解析プログラムを示すフローチャートである。
【図５】瞬時心拍数時系列データの表示例である。
【図６】心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分時系列データの表示例である。
【図７】心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分時系列データの表示例である。
【図８】心拍数変動リズム比率データの表示例である。
【図９】心拍変動揺らぎ周波数ＨＦ成分リズム比率データの表示例である。
【図１０】心拍変動揺らぎ周波数ＬＦ／ＨＦ成分リズム比率データの表示例である。
【符号の説明】
【００２０】
１  測定部
１１  第１の心筋活動電位測定手段
１２  第２の心筋活動電位測定手段
１３、１４  ３軸加速度測定手段（３軸加速度計）
１５、１６  送信機
Ｈ１、Ｈ２  ホルター心電図
１１１、１２１  筐体
１１２、１２２  心電回路
１１３、１２３  電極
１１４、１２４  動作確認用インジケータ
２  解析表示部
２１  受信機
２１１  筐体
２１２  スイッチ
２１３  動作確認用インジケータ
２２  インターフェース
２３  コンピュータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
0005221926.tif 000007
【図５】
0005221926.tif 000008
【図６】
0005221926.tif 000009
【図７】
0005221926.tif 000010
【図８】
0005221926.tif 000011
【図９】
0005221926.tif 000012
【図１０】
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